本文采用细胞自动机这一新颖的方法对混凝土的碳化问题及碳化的骨料分布效应进行了研究。首先根据混凝土碳化的机理建立了细胞自动机模型。将细胞自动机法和有限差分法、有限元法进行了比较,说明了细胞自动机更适用与混凝土碳化的计算。由碳化深度的计算方法,得到了碳化深度与碳化时间的关系,根据实验数据对混凝土的碳化深度进行了预测。 基于二维混凝土粗骨料按级配及分布情况随机生成、随机投放的方法,提出了新的较简单的骨料重叠判断及骨料最小间距生成方法,使骨料的随机分布成功率更高,更有效率。 本文将模拟骨料随机分布的结果与细胞自动机结合,进行了考虑粗骨料分布的混凝土碳化计算,搭建了混凝土从细观特性到宏观特性的桥梁。对骨料含量不同的混凝土的碳化情况进行了计算,并比较了不同骨料含量下的平均碳化深度与碳化时间的关系曲线,分析了差异产生的原因。通过对骨料含量和扩散系数关系曲面的拟合,表明了考虑粗骨料分布对研究混凝土性能研究的重要性,为工程应用提供了实用的计算公式。